57、誇克是什麽東西?

    誇克這個概念，是由於最近25年來發現了7百多種不同的亞原子粒子才產生出來的。確實，其中隻有很少幾種粒子能夠維持到十億分之一秒才發生衰變，但是，僅僅存在著這些粒子的事實本身，就夠物理學家傷腦筋了。


    為什麽會有這麽許多粒子，而且每一種粒子都與別種粒子不相同呢？


    事情會不會是這樣：這些不同的粒子可能組成幾個大家族，並且每個家族內的許多粒子可能按照非常有規律的方式彼此有些差異？要是這樣的話，就隻需要考慮到少數幾個粒子家族的存在，而無需把每一種粒子一一分別考慮了。這時，在看來似乎雜亂無章的亞原子叢林裏，就會建之起某種秩序來了。


    1961年，美國物理學家蓋爾曼和以色列物理學家尼門分別研究出一種把粒子歸入這樣一些家族的辦法。蓋爾曼甚至還提出，有一個粒子族應該包括一種他稱之為負w粒子的東西——這是一種具有非常奇特的、極不尋常的性質的粒子，但人們從來沒有碰到過它。不過，物理學家隻要知道它按照假設應該會有什麽樣的性質，他們就知道該怎樣去尋找它了。結果，他們在1964年發現了這種粒子，並且發現它的性質正好與蓋爾曼對它的描繪一模一樣。


    蓋爾曼在研究他那些粒子家族時想到，說不定所有各種不同的亞原子粒子會是由很少幾種更為簡單的粒子結合而成的。如果真是這樣，那可就會把我們對宇宙的看法大大簡化。在他看來，隻要假定存在著三種不同的、具有特定性質的亞原子粒子，就可以按不同的方式把它們組合起來，得出已知的所有各種亞原子粒子。


    由於要用三個這種假設的粒子結合起來，才能構成一個已知的粒子，蓋爾曼就想起了作家喬伊斯的《芬尼根斯·韋克》中的一句話（作者為耍弄文學技巧，故意在這本書中玩文字遊戲）：“三個誇克才頂得上一個馬克。”因此，蓋爾曼就把這些假設中的粒子命名為“誇克”。


    誇克的二個令人驚奇之處，就是它們應該帶有非整數電荷。所有已知的電荷不外以下幾種情況：或者等於電子的電荷（－1），或者等於質子的電荷（十1），再不然，就是正好等於這兩種電荷的若幹倍。但是，p誇克的電荷隻有＋2／3，n誇克和λ誇克的電荷隻有－1／3。這樣，一個質子將由一個n誇克和兩個p誇克構成，一個中子則由兩個n誇克和一個p誇克構成，餘者依此類推。


    但是，誇克是真的存在呢，還是僅僅是一種數學上的臆想？


    為了讓你明白我的意思，請你考慮一張五角的鈔票。一張五角的鈔票可以看作等於10個五分的硬幣。但是，這僅僅是一道算式呢，還是你真的有可能把這張五角的鈔票撕成十份，並且發現每一份都是一個實實在在的五分硬幣？


    自從蓋爾曼第一次提出存在誇克粒子以來，物理學家就一直千方百計想找到誇克存在的跡象，但卻沒有成功。


    1969年，澳大利亞有人報道說，已經在宇宙線碰撞所產生的粒子簇射中，找到了帶非整數電荷的粒子的徑跡。不過，它的證據看起來非常玄，所以，大多數物理學家對這個報道都持懷疑態度。


    碧聲注：2000年2月，歐洲核子中心（cern）的科學家宣布，他們成功地在實驗室中模擬微型的“宇宙大爆炸”，從中獲得證據表明，存在一種新的物質形態——“誇克膠子漿”。